C++ POO Lab Lucrarea 4

Această lucrare are ca scop familiarizarea cu următoarele noțiuni:

• Moștenirea
• Ascunderea metodelor
• Polimorfismul
• Metode virtuale
• Suprascrierea metodelor
• Metode pur virtuale

Moștenirea

Introducere

Moștenirea este mecanismul prin care o clasă preia structura (câmpurile) și comportamentul (metodele) unei alte (sau mai multor) clase, la care poate adăuga alți membri specifici.

Clasa de la care se preiau membrii se numește:

• clasă de bază
• superclasă

Clasa nouă, care preia membrii de la clasa de bază se numește:

• clasă derivată
• clasă extinsă
• subclasă

În C++, moștenirea poate fi multiplă, în sensul ca o clasa derivată poate moșteni mai multe clase de bază. Nu în toate limbajele există acest concept (în Java. de exemplu, există doar moștenire simplă - adică o clasă poate moșteni o singură altă clasă).

Utilitatea moștenirii în programarea orientată pe obiecte este:

• reutilizarea codului existent fără modificarea acestuia;
• extinderea a unei clase deja scrise, fără a fi necesara recompilarea ei;
• utilizarea polimorfismului în timpul execuției, prin folosirea metodelor virtuale.

Exemplu

#include <string>
#include <cstdio>

class Animal {
    std::string mName;
    std::string mColor;
    int mAge;
protected:
    bool mHasFeathers;

public:
    void makeSound() const {
        printf("Animal %s makes a sound!\n", mName.c_str());
    }

    // this is a getter method
    std::string getName() const {
        return mName;
    }

    // this is a setter method
    void setAge(int age) {
        if(age > 0) {
            mAge = age;
        }
    }
};

class Cat : public Animal {
    unsigned int mLives;
public:
    Cat() : mLives(9) {
        mHasFeathers = false;
    }
}; 

int main() {
    Cat cat;
    cat.makeSound(); // makeSound este mostenita din clasa Animal
    return 0;
}

În exemplul de mai sus, clasa Cat preia toți membrii din clasa Animal și adaugă un câmp mLives și un constructor fără argumente. S-a introdus, de asemenea, un nou modificator de acces, protected, care permite accesul la membrul respectiv atât din clasa curentă cât și din orice clasă derivată din clasa curentă, dar nu și din alte clase sau funcții.

Se observă, de asemenea, că moștenirea a fost declarată publică. Există două timpuri de moșteniri:

1. publică
2. privată

Relativ la tipul de moștenire, mai jos este prezentat modul în care se preiau membrii din clasa de bază:

Accesul asupra membrilor moșteniți

Protecția in clasa de baza	Modif de acces utilizat în lista claselor de bază	Dreptul de acces în clasa derivată
public	public	public
private	public	inaccesibil
protected	public	protected
public	private	private
private	private	inaccesibil
protected	private	private

Atenție: A doua diferență între class și struct este că pentru prima, moștenirea implicită este private iar pentru a doua este public.

Apelul constructorului superclasei

Când se instanțiază o clasă derivată, constructorul acestei clase se ocupă de inițializarea câmpurilor definite în clasa derivată. Pentru a inițializa câmpurile din clasa de bază, este necesar să apelăm constructorul ei. Prin urmare:

Atenție: Obligatoriu, constructorul unei clase derivate trebuie să apeleze constructorul clasei de bază. Dacă acest apel nu se face explicit, compilatorul va introduce un apel către constructorul clasei de bază fără argumente. Dacă acesta lipsește, apelul către constructorul clasei de bază trebuie făcut explicit, altfel se va genera o eroare de compilare.

Apelul constructorului superclasei se face folosind aceeași sintaxă ca pentru inițializarea câmpurilor:

 1class Animal {
 2    std::string mName;
 3    std::string mColor;
 4    int mAge;
 5protected:
 6    bool mHasFeathers;
 7
 8public:
 9    Animal(const std::string & name, const std::string & color) : mName(name), mColor(color) {
10    }
11
12    void makeSound() const {
13        printf("Animal %s makes a sound!\n", mName.c_str());
14    }
15
16    // this is a getter method
17    std::string getName() const {
18        return mName;
19    }
20
21    // this is a setter method
22    void setAge(int age) {
23        if(age > 0) {
24            mAge = age;
25        }
26    }
27};
28
29class Cat : public Animal {
30    unsigned int mLives;
31public:
32    Cat(const std::string & name, const std::string & color) : Animal(name, color), mLives(9) {
33        mHasFeathers = false;
34    }
35};

Ascunderea metodelor

În anumite situații, există nevoia ca o anumită metodă care este moștenită din clasa de bază să se comporte altfel în clasa derivată. Putem realiza acest lucru reimplementând metoda respectivă, cu aceeași semnătură, în clasa derivată. Acest mecanism se numește ascundere (hiding):

 1#include <string>
 2#include <cstdio>
 3
 4class Animal {
 5    std::string mName;
 6    std::string mColor;
 7    int mAge;
 8protected:
 9    bool mHasFeathers;
10
11public:
12    Animal(const std::string & name, const std::string & color) : mName(name), mColor(color) {
13    }
14
15    void makeSound() const {
16        printf("Animal %s makes a sound!\n", mName.c_str());
17    }
18
19    // this is a getter method
20    std::string getName() const {
21        return mName;
22    }
23
24    // this is a setter method
25    void setAge(int age) {
26        if(age > 0) {
27            mAge = age;
28        }
29    }
30};
31
32class Cat : public Animal {
33    unsigned int mLives;
34public:
35    Cat(const std::string & name, const std::string & color) : Animal(name, color), mLives(9) {
36        mHasFeathers = false;
37    }
38
39    void makeSound() const {
40        printf("Cat %s meows!\n", getName().c_str());
41    }
42}; 
43
44int main() {
45    Animal animal("Rex", "black");
46    animal.makeSound();
47    Cat cat("Spot", "tabby");
48    cat.makeSound();
49    return 0;
50}

Ieșire:

Animal Rex makes a sound!
Cat Spot meows!

Polimorfismul

Polimorfismul -- din greacă "poly" (mai multe) and "morphe" (forme) -- se referă la faptul că un obiect care este de tipul unei clase derivate, este în același timp și de tipul clasei de bază. Altfel spus:

Atenție: Dacă o clasă B extinde (direct sau indirect) o clasă A, atunci un obiect b de tipul B este în același timp și de tipul A.

Folosind acest concept, care este implementat și în limbajul C++, se pot utiliza pointeri sau referințe de un tip T pentru a referi obiecte de tipuri derivate din T.

 1#include <string>
 2#include <cstdio>
 3
 4class Animal {
 5    std::string mName;
 6    std::string mColor;
 7    int mAge;
 8protected:
 9    bool mHasFeathers;
10
11public:
12    Animal(const std::string & name, const std::string & color) : mName(name), mColor(color) {
13    }
14
15    void makeSound() const {
16        printf("Animal %s makes a sound!\n", mName.c_str());
17    }
18
19    // this is a getter method
20    std::string getName() const {
21        return mName;
22    }
23
24    // this is a setter method
25    void setAge(int age) {
26        if(age > 0) {
27            mAge = age;
28        }
29    }
30};
31
32class Cat : public Animal {
33    unsigned int mLives;
34public:
35    Cat(const std::string & name, const std::string & color) : Animal(name, color), mLives(9) {
36        mHasFeathers = false;
37    }
38
39    void makeSound() const {
40        printf("Cat %s meows!\n", getName().c_str());
41    }
42}; 
43
44int main() {
45    Animal animal("Rex", "black");
46    Cat cat("Spot", "tabby");
47
48    Animal & animalRef = animal;
49    Cat & catRef = cat;
50    Animal & catRef2 = cat;
51
52    animalRef.makeSound();
53    catRef.makeSound();
54    catRef2.makeSound();
55
56    return 0;
57}

Ieșire:

Animal Rex makes a sound!
Cat Spot meows!
Animal Spot makes a sound!

Functii/Metode virtuale pure, clase abstracte

- o functie/metoda virtuala pura este o functie/metoda care nu are corp (body), nici macar gol

virtual std::string toString() {}; // nu este o functie/metoda virtuala pura, are corp

virtual std::string toString() = 0; // este o functie/metoda virtuala pura

O clasa abstracta este o clasa care contine cel putin o metoda virtuala pura, si deci nu se poate instantia (nu exista obiecte de tip clasa

Exemplu (pentru o clasa mostenita din clasa Animal de mai sus)

class Pisica : public Animal {
public:
    Pisica() : Animal() // constructorul implicit Animal este chemat explicit
    { 
      mHasFeathers = false;
    } // campul mHasFeathers este protected in Animal, deci poate fi accesat de Pisica 
}; // nu uitati de ; la sfarsitul unei clase